3-1、ITO 玻璃清洗
ITO 玻璃表面常會沾附著污染,大致可分為兩類,一為微粒型的 污染,例如來自於環境的灰塵、操作者的頭髮、衣服纖維、皮膚碎屑,
以及在切割玻璃時產生的細微碎片。另一種為有機污染,人體皮膚的 油脂、ITO 膜生產過程的殘劑皆屬此類。所以在製作實驗樣品前,首 先需將ITO 玻璃洗淨。若不將玻璃表面上的污染洗淨,不但在塗佈配 向膜後容易造成孔洞(pin hole)而嚴重影響配向膜的均勻度,也易使得 cell gap 產生落差。所採用清洗步驟為:
1、 將中性洗潔液(Neutracon)以重量百分濃度 5%的比例溶於 50~60℃的去離子水(Deionized water)中,待 Neutracon 完全溶 解後將欲清洗之ITO 玻璃置於溶液裡。
2、 使用超音波清洗機(MODEL 150D,VWR)先以低頻震洗 15 分 鐘,再以高頻震洗15 分鐘。
3、 ITO 玻璃改以去離水於超音波清洗機中以高頻震洗 10 分鐘。
4、 重複步驟 1~3
5、 將 ITO 玻璃置於異丙醇(Isopropyl alcohol, IPA)再震洗 10 分鐘。
6、 最後,取一密封罐盛裝丙酮(Acetone)把 ITO 玻璃置於其內,
震洗 3~5 分鐘即完成清洗步驟。
3-2、PI 薄膜製備
本實驗中所使用的PI 為 JSR 株式會社所生產的 JALS-9800-R1,
其重量百分濃度為5%,是一款水平配向的 PI。由於 PI 材料在供應時 大都是以聚醯胺酸溶液形成供製程使用,本身具有吸水裂化的特性,
所以平常儲藏於冷凍櫃以維持其安定性。使用前需先放至冷藏室約四 小時,再放至室溫四小時,若未使PI 回溫達室溫即開瓶,由於 PI 溫 度低於室溫,所以易招致水汽凝結附著於PI 上而使 PI 變質。
當ITO 玻璃基板清潔步驟完成後,即可開始進行配向膜的備製。
首先,我們以旋轉塗佈(spin-coating)的方式,使 PI 均勻分佈在 ITO 玻璃基板上。隨著轉速的不同會形成不同的膜厚,如表3-2 所示。本 研究是以4000rpm 的轉速持續 40 秒來塗佈 PI。
Coating 轉速 (rpm) 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 薄膜厚度 (nm)
513 324.7 242.4 166.2 141.3 106.2 95.8
表3-2 不同旋轉塗佈轉速所形成的薄膜厚度
接著把均勻塗佈 PI 後的 ITO 玻璃基板利用電磁攪拌加熱台 (EKTHEI-CON, HEIDOLPH)以 90~100℃的溫度軟烤 15 分鐘,接著再 用烤箱(Model PF30/201,CARBOLITE),以 210 度的溫度固烤一小 時,則可得到成形之 PI 薄膜。將基板取出後靜置數分鐘使之冷卻至 室溫即可進行摩擦處理形成配向膜。
3-3、不同摩擦強度的基板
我們利用實驗室自製的摩擦配向機,如圖3-3.1 所示,由電源供 應器驅動附有絨毛的滾筒,再由訊號產生器及自製的步進馬達控制器 來調控載物平台的行進速度。我們也特別設計了深度計,用以調整配 向時所需之入毛深度。另外在絨毛滾筒上方也加裝了水平儀,以確保 滾筒對樣品每一處均勻施力。
圖3-3.1 實驗室自製摩擦配向機
首先我們先定義摩擦強度(rubbing strength, RS),但值得注意 是,雖然名為強度,但是所用的單位並非力學上常用的“牛頓”(NT),
而是長度單位“毫米”(mm)。(3-3.1)式是最為廣泛用來衡量摩擦強 度的式子22
2 1)
( ±
Λ
= v
N r
RS π ω (3-3.1) 其中N 表摩擦次數,Λ 為入毛深度,r 滾筒半徑是 30mm,滾筒轉速 ω 為 135rpm,v 則是基板載台的移動速度,設定為 30mm/min。若滾
筒與基板接觸時之切線方向,與載台移動方向相反時,(3-3.1)式須 取“-”號,圖 3-3.2(a);反之,兩者同向則取“+”號,如圖 3-3.2(b)
所示。而本實驗室對於摩擦強度的計算採用“-”號。
圖3-3.2 滾筒摩擦方向與基板載台移動方向示意圖
(a)滾筒與基板之切線方向和基板移動方向相反取“-”號 (b)滾筒與基板之切線方向和基板移動方向同向取“+”號 本實驗在製作基板時僅改變摩擦次數與入毛深度,先令絨毛與基 板剛接觸的高度定為零,在逐漸下壓絨毛高度,此下壓量即為入毛深 度。而基板經過滾筒的次數即為摩擦次數,並非滾筒所轉圈數。依照 不同參數就可獲得不同摩擦強度之基板。
3-4、液晶盒製作
取兩片經摩擦處理之基板,先將其中一片在PI 層的兩側滴上含 有20μm 粒狀 spacers 的混和液,略微加熱使液體蒸發後再蓋上另一 片基板,而此液晶盒作為預傾角量測用,故兩片基板之摩擦方向以反 方向平行覆蓋,側邊再以AB 膠黏合。待 AB 膠完全凝固,把此空盒
置於升溫至70℃的熱台上,將液晶塗在未封膠的一側,如圖 3-4.1 所 示,液晶會因毛細作用而散佈在盒內。最後以3℃/min 的速度將溫度 降至室溫,再以AB 膠將剩餘兩邊封住,液晶盒即製作完成。
圖3-4.1 液晶灌注之毛細作用